超硬材料必須通過開發(fā)制品才能實現(xiàn)它的價值?;仡櫸覈仓破凡粩嚅_拓的軌道,無不與社會需求密切相關,正如硬質合金刀片磨加工的需要,促進了我國磨料級人造金剛石的誕生,鉆探工程的需要促進了高強度金剛石的研制過程,石油鉆探開發(fā)的需要促進了聚晶金剛石的發(fā)展。石材工業(yè)、建筑工業(yè)的蓬勃發(fā)展,激起了我國金剛石工業(yè)發(fā)展的中興,致使金剛石鋸片需要劇增,從而導致了金剛石業(yè)的超常規(guī)發(fā)展??梢娚鐣枨笫墙饎偸瘶I(yè)高速發(fā)展的巨大推動力。金剛石業(yè)經過前些年低水平盲目的發(fā)展,再加之石材、建筑業(yè)的滑坡,低品位金剛石供大于求、致使超硬材料行業(yè)有陷入舉步維艱、前途渺茫的境地之感,為什么會出現(xiàn)這種明顯的反差呢?一個很重要的原因是我國超硬材料及其應用的開發(fā)速度遠遠落后于超硬材料的發(fā)展速度,不斷開發(fā)金剛石制品品種,開拓金剛石應用的新領域,金剛石進一步發(fā)展是大有希望的,這里我們將引用一些國外應用實例做思考的線索,從而達到增強信心的目的。
在工業(yè)發(fā)達國家,金剛石薄壁鉆一問世,就因其極強的實用性和超凡的加工效率,迅速地在建筑施工中被普遍采用,從安裝各種管道拓展到安裝地腳螺栓、陽臺欄桿、樓梯扶手打孔等。最近日本、美國、德國、意大利國家的金剛石工具制造商,先后投入較大資金研究燒結、激光焊接金剛石薄壁工程鉆頭。
金剛石工具在木材加工業(yè)中的開發(fā)應用始于80年代初,1992年,金剛石工具在這一領域中的年產值在3000~4000萬美元之間,年增長率為15%~20%。從地域上看,歐洲市場發(fā)育最成熟,產值占2/3。
意大利金屬世界公司自80年代初開始就制PCD木工工具,產品有金剛石圓鋸片,各種刀具和鉆頭等。1991年該公司推出的Ø5mmPCD木工麻花鉆頭,是PCD第一次成功地用木工鉆頭,也是金剛石在木工工具制造技術方面的最新進展。
從原材料看,我國木材短缺而且浪費嚴重,資料表明我國木材的綜合利用率還不到60%,國家“八五”計劃綱要和國務院“關于當前產業(yè)政策要點的決定”已經把木材加工業(yè)列為重點支持的產業(yè)。
我國木材工業(yè)今后發(fā)展的重點在于提高成材質量、合格率和出材率,發(fā)展深加工、制材工業(yè)中的精細加工,如以鋸代刨等技術對木工工具提出了高精度、高耐磨性和標準化、通用化的要求。據(jù)統(tǒng)計,目前我國已引進自動生產線360余條,而這些生產線的工具材質多為硬質合金,在這種情況下,我國超硬材料行業(yè)應重視金剛石在這一應用領域應用的潛在市場。
平板玻璃包括窗玻璃、汽車玻璃、鏡玻璃、增強玻璃等。平板玻璃中80%以上都是建筑工業(yè)和汽車工業(yè),如做建筑貼面、幕墻、全玻璃門、鏡子、浴室墻及汽車擋風玻璃。所有這些玻璃制品都必須經過磨邊加工,以降低玻璃的鋒利程度,有的則需要經過加工成鏡面,并達到精密尺寸,以獲得良好而視覺效果。目前國外平板玻璃的加工除拋光工序外,已普遍用金剛石磨具,其特點是加工效率高、產品質量好,有利于實現(xiàn)大規(guī)模自動化生產。
利用超硬材料做磨料制作涂附磨具產品。這是當今超硬材料和涂附磨具擴大應用領域的新技術、經濟增長點,是涂附磨具適應現(xiàn)代化精密加工發(fā)展方向的必然結果,主要產品有超硬材料研磨拋光帶,粒度從500um到0.025um,用不同顏色區(qū)別不同粒度。在國外發(fā)達國家如日本、美國已投放市場,國內汽車行業(yè)已進口該類磨具,應引起關注。
采用金剛石砂輪是高科技發(fā)展的必然趨勢。采用金剛石砂輪的一個重要原因,是工程材料的發(fā)展,尤其是被叫做“空間時代”的陶瓷、金屬陶瓷和超硬合金等材料的發(fā)展,這些材料大多是超硬和耐磨的材料,只有用金剛石磨具才能磨削。
英國最近制成的巨型“防滑紋切割機”則是在車軸上裝有360個金剛石鋸片所組成的大滾輪,共7000多克拉金剛石,一次可加工1.8米寬的路面,切割速度為每班1.6公里。由此可見,國外由磨削加工擴展到原本不屬磨削加工的建筑施工領域。
隨著科學技術的進步,人們對加工精度的要求日益提高,開發(fā)精密、超精密加工工具材料也就越加迫切。金剛石刀具較為合適精密和超精密加工,因此備受重視。目前,國外金剛石刀具用于生產取得了明顯的經濟效益和社會效益,而我國的生產應用相對較少。
總之,超硬材料應用前景是美好的,誘人的。超硬材料能否找到自身拓展的新領域對于超硬材料可持續(xù)發(fā)展意義重大。